JP4992236B2 - 基材の賦型性の評価方法およびfrpの製造方法 - Google Patents
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Description
"Liquid moulding technologies", C D Rudd, A C Long, K N Kendall and C G E Mangin, Woodhead publishing limited, PP220-228
(1)強化繊維が2方向に配された実質的に樹脂未含浸である基材の賦型性を評価する方法であって、強化繊維が長辺方向に関してα°方向と−α°方向とに配され、かつ、短辺長さWと長辺長さLとの比L/Wが2/tanα以上である長方形の前記基材を用意し、該基材の短辺を固定して長辺方向に該基材の引張最大荷重の20%にあたる引張荷重を負荷した後、該荷重を解放し、対向する2つの長辺の中間点を結んだ線の長さW’を測定し、次式に従って得られるせん断変形角φを賦形限界せん断変形角として得て、その賦形限界せん断変形角に基づいて賦型性を評価することを特徴とする基材の賦型性の評価方法。
(3)前記基材が平織物基材である、上記(1)または(2)に記載の基材の賦型性の評価方法。
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載の方法を用いて基材の賦型性を評価し、得られた賦形限界せん断変形角をプリフォーム全域で超えないようにプリフォーム設計を行い、FRPを製造する、FRPの製造方法。
(4)前記基材が平織物基材である、上記(2)または(3)に記載の基材の賦型性の評価方法。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の方法を用いて基材の賦型性を評価し、得られた賦形限界せん断変形角をプリフォーム全域で超えないようにプリフォーム設計を行い、FRPを製造する、FRPの製造方法
また、本発明は強化繊維が2方向に配された布帛基材に適用するものである。すなわち、連続する強化繊維が実質的に2方向に配されていればよく、局所的にクリンプやうねりが生じていてもよい。布帛基材を複雑形状に賦形する際には、シワが発生しないよう基材面内で変形を吸収する必要がある。通常、FRP製造に用いられる布帛基材は強化繊維が拘束されて布帛状となっているので、実質的に強化繊維が引き抜けることはない。そのため、図1のb)のように、強化繊維が3方向以上に配されている場合、強化繊維同士の交錯点の拘束を守ったまま、基材面内で変形するためには、強化繊維を伸ばして変形するしかない。しかしながら、強化繊維を伸ばすことは困難であるため、一般的に強化繊維が3方向以上に配されている布帛基材においては、基材面内で変形できず、賦形性が極端に悪い。
賦型限界せん断変形角を測定する、強化繊維が2方向に配列している基材として、以下の5種類のものを用意した。
・平織物基材CO6343B(東レ社製):炭素繊維フィラメントが3000本束ねられ2軸に直交して平織組織した織物
・平織物基材BT70−30(東レ社製):炭素繊維フィラメントが12000本束ねられ2軸に直交して平織組織した織物
・UD織物基材UT70−30(東レ社製):炭素繊維フィラメントが12000本束ねられ補助糸であるガラス繊維により直交して強化繊維が一方向(UD)に組織した織物
・2軸ステッチ基材A:+45°/−45°ステッチ基材であり、0°方向の鎖編で一体化されているもの
・2軸ステッチ基材B:+22.5°/−22.5°ステッチ基材であり、変則1/1トリコット編で一体化されているもの
(実施例1)
上記5種類の布帛基材に対して、測定法Aを適用して賦形限界せん断変形角を測定した。すべての試験手順は室温(25℃)中で実施した。
(実施例2)
賦形限界せん断変形角の妥当性を検証するために、実際の賦形実験と賦形限界せん断変形角を用いた賦形シミュレーションを比較した。
2 せん断変形の方向
3 目隙
4 せん断変形前の布帛基材
5 せん断変形中の布帛基材
6 せん断変形角θ
7 せん断変形前の強化繊維の方向
8 せん断変形中の強化繊維の方向
9 せん断変形前の2方向の強化繊維のなす角2α
10 せん断変形中の2方向の強化繊維のなす角2β
11 基材をクランプしたフレーム(上)
12 基材をクランプしたフレーム(下)
13 錘
14 紐
15 引張荷重を加える方向
16 せん断変形前のフレーム位置
17 せん断変形中のフレーム位置(基材のクランプ無し)
18 せん断変形中のフレーム位置(基材のクランプ有り)
19 フレーム同士をリンク結合するピン
20 測定法Aの引張試験前の布帛基材
21 測定法Aの引張試験中の布帛基材
22 測定法Aの引張試験前の強化繊維方向
23 測定法Aの引張試験中の強化繊維方向
24 強化繊維が突っ張り変形しない領域
25 強化繊維同士の拘束が端部から解ける領域
26 せん断変形領域(網掛部)
27 測定法Aの試験片短辺長さW
28 測定法Aの試験片長辺長さL
29 測定法Aの試験中の対向する2つの長辺の中間点を結んだ線の長さ
30 測定法Aの引張変位量
31 測定法Aの試験片長辺方向(0°方向)
32 測定法Aの試験前試験片の強化繊維方向(θ°方向)
33 測定法Aの試験前試験片の強化繊維方向(−θ°方向)
34 測定法Aの試験前試験片の2方向の強化繊維のなす角
35 測定法Aの試験片つかみ部
36 試験前の2方向の強化繊維がなす角2αと等価
37 試験中の2方向の強化繊維がなす角2βと等価
38 平坦な台
39 透明で平滑な板
40 測定法Aで最大引張荷重の20%を負荷された後の試験片
41 測定法Aにおいて試験片の対向する2辺の長辺の中間点を結んだ線
42 測定法Aにおいて試験片の対向する2辺の長辺の中間点を結んだ線の試験後の幅W’
43 強化繊維糸条の最も出っ張った線
44 強化繊維糸条の最もへっこんだ線
45 43と44の中間線
46 鎖編のステッチ糸
47 測定法Aで測定した最大引張荷重
48 測定法Aで測定した最大引張荷重の20%
49 領域26においてせん断変形が起こる段階
50 シワや反りが発生する段階
51 試験片の強化繊維同士の拘束が破壊される段階
52 限界せん断変形角を超過した部位
56 半球賦形試験押しつけ圧
57 布帛基材
58 押さえ治具上プレート
59 押さえ治具下プレート
60 半球状の賦形型
Claims (4)
- 強化繊維が2方向に配された実質的に樹脂未含浸である基材の賦型性を評価する方法であって、強化繊維が長辺方向に関してα°方向と−α°方向とに配され、かつ、短辺長さWと長辺長さLとの比L/Wが2/tanα以上である長方形の前記基材を用意し、該基材の短辺を固定して長辺方向に該基材の引張最大荷重の20%にあたる引張荷重を負荷した後、該荷重を解放し、対向する2つの長辺の中間点を結んだ線の長さW’を測定し、次式に従って得られるせん断変形角φを賦形限界せん断変形角として得て、その賦形限界せん断変形角に基づいて賦型性を評価することを特徴とする基材の賦型性の評価方法。
- 前記基材は、強化繊維が実質的に直交する2方向に配されたものであり、かつ、前記αが45である、請求項1に記載の基材の賦型性の評価方法。
- 前記基材が平織物基材である、請求項1または2に記載の基材の賦型性の評価方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の方法を用いて基材の賦型性を評価し、得られた賦形限界せん断変形角をプリフォーム全域で超えないようにプリフォーム設計を行い、FRPを製造する、FRPの製造方法。
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